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1: Introduction1 Sommaire Objectifs du cours: r Avoir une vue densemble du réseau r Les détails viendront après dans le cours r Approche: m descriptive.

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1 1: Introduction1 Sommaire Objectifs du cours: r Avoir une vue densemble du réseau r Les détails viendront après dans le cours r Approche: m descriptive m introduit Internet comme un exemple de réseau Survol du cours: r Internet ? r protocole? r Bordure du réseau r Cœur du réseau r Réseaux daccès r performance: pertes, delais r Couches protocolaires, modèles de services r Dorsale, ISP r Réseau ATM

2 1: Introduction2 Quest ce quest Internet? Les composants r Des millions de machines interconnectées : m PCs, station de travail, serveurs m PDAs, téléphones, toasters Exécutant des applications réseaux r Liens de communications fibre optique, cuivre, radio, satellite r routeurs: transférant des paquets de données dans le réseau ISP local Réseau Dentreprise ISP régional routeur Station serveur mobile

3 1: Introduction3 Quest ce quest Internet? Les composants r protocols: controlant lémission, la réception des messages m e.g., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP r Internet: réseau des réseaux m hiérarchique m Contraste entre Internet et intranet privé r Standards Internet m RFC: Request for comments m IETF: Internet Engineering Task Force ISP local Réseau Dentreprise ISP régional routeur Station serveur mobile

4 1: Introduction4 Quest ce quest Internet? Les services r linfrastructure de communications rend possible des applications distribuées: m WWW, , games, e- commerce, base de données, vote, m plus? r Services de communication offert: m Sans connexion m Orientés connexion r cyberspace [Gibson]: a consensual hallucination experienced daily by billions of operators, in every nation,...."

5 1: Introduction5 Quest ce quest un protocol? Protocols humain: rQuelle heure est- il? rJai une question … Messages spécifiques émis … Actions spécifiques accomplies quand des messages sont reçus Protocols réseau: r Relient des machines r Toutes les communications sur Internet sous gouvernées par des protocols Les protocols définissent le format, lordre des messages émis et reçus entre les entités réseaux, ainsi que les réactions à ces messages

6 1: Introduction6 Quest ce quest un protocol? Un protocole humain et protocol réseau: Bonjour Quelle heure Est-il ? 2:00 Connexion TCP req. Connection TCP réponse. Get temps

7 1: Introduction7 Précision sur larchitecture du réseau: r Bordure du réseau: m applications et hôtes r ISP (Internet Service Provider) m Réseau permettant aux terminaux de ce connecter à Internet r Cœur de réseau: m routeurs m Réseau de réseaux r Réseaux daccès, liens physiques : m liens de communication

8 1: Introduction8 Bordure du réseau: r Terminaux (hôtes): m Éxecute des applications m e.g., WWW, m au bord du réseau r Modèle client/serveur m Le client demande (requiert), le serveur rend un service m e.g., WWW client (browser)/ serveur; client/serveur r Modèle peer-peer: m Interaction symétrique entre les hôtes m e.g.: visioconférence

9 1: Introduction9 Bordure de réseau : service en mode connecté Objectif: Transfert de données entre terminaux. r handshaking: Mise en place au préalable du transfert de données m Définition détats dans les deux hôtes r TCP - Transmission Control Protocol m Service en mode connecté sur Internet Service TCP [RFC 793] r Fiable, transmission dans lordre de flot doctets m Pertes: acquittement et retransmissions r Contrôle de flot: m Lémetteur ne submerge pas le récepteur r Control de congestion : m Lémetteur réduit son débit démission quand le réseau est congestionné

10 1: Introduction10 Bordure de réseau : service en mode non connecté Objectif: Transfert de données entre terminaux. m Lobjectif ne change pas r UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]: Service en mode non connecté sur Internet m Transfert de données non fiable m Sans contrôle de flot m Sans contrôle de congestion Application utilisant TCP: r HTTP (WWW), FTP ( transfert de fichier), Telnet (login distant), SMTP ( ) Application utilisant UDP: r Streaming de média, visioconférence, telephonie sur Internet

11 1: Introduction11 Cœur de réseau r Ensemble de routeurs interconnectés r Question fondamentale : comment les données sont transmises sur le réseau? m Commutation de circuit : circuit dédié pour chaque appel : réseau téléphonique m Commutation de paquets: Les données sont transmises dans le réseau en paquets

12 1: Introduction12 Cœur de réseau : Commutation de Circuit r Reservation de ressources de bout-en-bout pour chaque «appel» m Bande passante du lien, capacité du lien m Ressources dédiées : sans partage m Performance garantie m Nécessite létablissement de la connexion

13 1: Introduction13 Cœur de réseau : Commutation de Circuit Ressources réseau (e.g., bande passante ) partitionnées r Parties allouées aux appels r ressources inutiles si elles ne sont pas utilisées par lappel (pas de partage) r Division de la bande passante m Division fréquentielle m Division temporelle

14 1: Introduction14 Cœur de réseau:commutation de paquets Le flot de données est divisé en paquets r Les paquets des utilisateurs A et B partagent les ressources réseaux r Chaque paquet utilise la bande passante totale r Les resources sont utilisés si nécessaires Contention: r Les ressources agrégées peuvent dépasser la capacité r congestion: Les paquets s amoncellent dans des files dattentes et attendent laccès aux ressources r store and forward: Les paquets se déplacent étapes par étapes m Transmission sur un lien m Attente du service Partage de la bande passante Allocation dédiée Reservation de ressources

15 1: Introduction15 Cœur de réseau : commutation de paquets A B C 10 Mbs Ethernet 1.5 Mbs 45 Mbs D E multiplexage statistique File dattente de paquets attendant laccès au lien

16 1: Introduction16 Cœur de réseau : commutation de paquets Commutation de paquets : Comportement store and forward

17 1: Introduction17 Commutation de Paquet/Circuit r Lien 1 Mbit r Chaque utilisateur: m 100Kbps quand il est actif m actif 10% du temps r Commutation de circuit: m 10 utilisateurs r Commutation de paquet: m Avec 35 users, probabilité > 10 active inférieure à.004 La Commutations de paquet permet a plus dutilisateur de Partager le résau N users 1 Mbps link

18 1: Introduction18 Commutation de Paquet/Circuit r Intérêt pour les flots irréguliers (bursty) m Partage de ressources m Sans mise en place dappel r Congestion excessive: délai et pertes de paquets m protocols nécessaires pour le transfert fiable de données, contrôle de congestion r Q: Comment provisionner un comportement proche du mode circuit? m Problème encore non résolu Commutation de Paquet

19 1: Introduction19 Commutation de Paquet : routage r Objectif: déplacer les paquets de la source à la destination m Reseau datagram: Ladresse de destination détermine à chaque pas le routage Les routes peuvent changer durant la session. m Réseau à circuit virtuel : m Chaque paquet contient un tag (ou label) définissant le chemin à suivre, La route est fixée au début de la connexion Chaque routeur doit garder une table détat pour chaque appel

20 1: Introduction20 Réseaux daccès et média physique Q: Comment connecter les terminaux au routeur de bordure? r Accès residentiel r Accès institutionel r Réseau daccès sans fil A prendre en compte: r Bande passante (bits par seconde)? r Partagée ou dédiée?

21 1: Introduction21 Accès résidentiel : accès point à point r Accès par ligne téléphonique via un modem m Jusquà 56Kbps r ISDN: m Accès numérique : jusquà 128Kbps r ADSL: asymmetric digital subscriber line m Jusquà 1 Mbps du modem vers le DSLAM m Jusquà 8 Mbps du DSLAM vers le modem

22 1: Introduction22 Accès résidentiels: le cable r Le cable est constitué de HFC (Hybrid Fiber Coax) m Lien asymétrique: jusquà 10Mbps en voie descendante, 1 Mbps en voie montante r Réseau de cables et de fibres optiques connectant les résidences aux ISPs m Le lien montant est partagé m Problèmes: congestion, dimensionnement

23 1: Introduction23 Accès institutionnel : réseaux locaux LAN r Un réseau local (LAN) connecte les terminaux au routeur de cœur r Ethernet: m Des liens partagés ou dédiés peuvent être utilisés m 10 Mbps, 100Mbps, Gigabit Ethernet

24 1: Introduction24 Réseaux daccès sans fil r Un accès partagé sans fil connecte les terminaux au cœur de réseau r LANs sans fils: m Le cable est remplacé par le médium radio e.g., Lucent Wavelan 10 Mbps r Boucle locale sans fil WLL (Wireless Local Loop) m GPRS: extension du GSM à la transmission de données m UMTS: Universal Mobile Transmission System base station mobile hosts router

25 1: Introduction25 Structure Internet: réseau de réseaux r Globalement hiérarchique r National/International Backbone providers (NBPs) m e.g. BBN/GTE, Sprint, AT&T, IBM, UUNet m Connecte les réseaux ensemble soit de façon privé ou via un réseau public r ISPs régionaux m Se connectent aux NBPs r ISP locaux m Se connectent aux ISPs régionaux NBP A NBP B NAP regional ISP local ISP local ISP

26 1: Introduction26 e.g. dorsale du réseau américain BBN/GTE NBP

27 1: Introduction27 Médium physique r Lien physique: m Médiums guidés: Les signaux se propagent entre des médiums solides: cuivre, fibre m Médiums non guidés: Les signaux se propagent dans un médium libre Paires torsadées r Paire de fil de cuivre m Catégorie 3: fils téléphoniques classiques, Ethernet 10 Mbps m Categorie 5 : Etherner 100Mbps

28 1: Introduction28 Médium physique: cable et fibre Cable coax: r fil (signal) à lintérieur dune protection m Bande de base: un seul canal sur le cable m Large bande: plusieurs canal sur le cable r bidirectionel r Application m 10Mbps Ethernet m Cable résidentiel Fibre optique: r Fibre de verre transmettant des impulsions numériques r Haut débits: m 100Mbps Ethernet m Transmission point-à-point HD (e.g., 5 Gps) r Très faible taux derreurs

29 1: Introduction29 Médium physique: radio r signaux transmis dans le spectre éléctromagnétique r bidirectionel r Perturbations dues à lenvironnement m réflection m obstruction par des objects m interférence Types de liens radio: r microwave m e.g. jusquà 45 Mbps r LAN (e.g., waveLAN) m 2Mbps, 11Mbps r Large accès (e.g., cellular) m e.g. CDPD, 10s Kbps r Satellite m Jusquà 50Mbps channel (ou plusieurs canal avec des débits plus faibles) m Délai de bout-en-bout 270 msec m geosynchrones versus LEOS

30 1: Introduction30 Delai dans les réseau à commutations de paquets Les paquets expérimentent des delais m Quatres sources de delai à chaque étape r Traitement nodal: m Vérification des erreurs m Déterminer la file de sortie (routage) r File dattente m Temps de transmission sur le lien de sortie m Dépends du niveau de congestion du routeur A B propagation transmission nodal processing queueing

31 1: Introduction31 Delai dans les réseau à commutations de paquets Délai de Transmission : r R=Bande passante (bps) r L=taille des paquets (bits) r Délai de transmission= L/R Delai de propagation : r d = Longueur du lien r s = vitesse de propagation (~2x10 8 m/sec) r Delai de propagation = d/s A B propagation transmission Traitement nodal File dattente Note: s et R sont totalement différents

32 1: Introduction32 Delai de dattente r R=bande passante (bps) r L=Taille des paquets (bits) r =Taux darrivée de paquet Intensité de trafic = L /R r L /R ~ 0: Délai moyen dattente faible r L /R -> 1: Les délais devient important r L /R > 1: entrée plus rapide que la sortie, file instable


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